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为解决骨组织工程中支架材料的难题，埃及 Qena 公司的研究人员开展了新型骨修复支架研究，制备出含 HA 和 / 或 GO 的 SA/TCC 微球支架，其生物相容性良好，在骨组织工程领域有应用潜力。
骨修复材料的新探索：从废弃蛋壳到高效支架
在生命科学的前沿领域，骨组织工程一直致力于寻找理想的骨修复材料，以解决骨缺损带来的难题。随着人口老龄化加剧以及创伤性骨损伤病例的增多，对有效骨修复方法的需求愈发迫切。传统的骨移植面临着供体有限、免疫排斥等问题，而合成支架材料则在生物相容性、力学性能和降解特性等方面存在不足。比如，羟基磷灰石（HA）虽具有良好的生物活性，但其自身无法固定在骨缺损位置且难以适应缺损处的不规则形状，限制了它在骨修复中的应用；天然生物聚合物如纤维素和海藻酸钠（SA）虽有诸多优势，但单独使用时也难以满足骨组织工程的复杂需求。因此，研发一种性能优异的新型骨修复支架材料迫在眉睫。
为攻克这一难题，埃及 Qena 公司的研究人员展开了深入研究。他们将目光投向了废弃的蛋壳，试图将其变废为宝，同时结合多种材料的优势，打造出一种全新的骨修复支架。研究成果发表在Springer Nature旗下的Chemistry Central Journal上，为骨组织工程领域带来了新的希望。
研究人员采用了一系列关键技术方法。在材料制备方面，利用微波处理从蛋壳中提取 HA，通过改良的 Hummer 法合成氧化石墨烯（GO），并将纤维素经 TEMPO、高碘酸盐和亚氯酸盐氧化制备成三羧酸纤维素（TCC）。接着，以 CaCl?为交联剂，将 SA、TCC 与 HA 和 / 或 GO 混合制备成微球支架。随后，运用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X 射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）和扫描电子显微镜（SEM）等技术对材料的结构、形态和热稳定性等进行全面表征。同时，通过测量微球在水中的溶胀率、检测纤维素酶对微球的降解能力以及在小鼠间充质干细胞（m-MSC）上进行细胞毒性实验，评估微球支架的性能。
研究结果如下：
- 材料合成与表征：通过 FT-IR、XRD 和 TGA 等技术对 TCC、GO 和 HA 的合成过程进行监测和分析。结果显示，纤维素成功氧化为 TCC，其结构发生明显变化，如 FT-IR 光谱中相关峰的改变、XRD 图谱中晶型的变化以及 TGA 曲线中热稳定性的差异；GO 的合成也得到证实，其 XRD 图谱特征峰的出现表明成功引入了含氧官能团；从蛋壳制备的 HA 经 XRD 分析，其特征峰与标准 HA 相符，且含有少量 Ca (H?PO?)?。
- 微球支架的制备与表征：制备的 SA/TCC 微球支架，在添加 HA 和 / 或 GO 后，FT-IR 光谱显示各成分间存在相互作用，如峰的减弱和展宽；XRD 分析表明，部分微球中 HA 的结晶性良好，而 GO 在某些微球中以分子水平分散；TGA 结果显示，HA 的添加提高了微球的热稳定性，GO 则在一定程度上促进了热降解。
- 表面形态：SEM 图像显示，所有微球均由微米级的致密颗粒组成，无特定形态，添加 HA 和 / 或 GO 对微球形态影响不大。
- 肿胀行为：研究微球在蒸馏水中的肿胀行为发现，B1 微球（仅含 SA 和 TCC）溶胀率最低，因为 TCC 与 SA 间的氢键及紧密结构限制了溶胀；添加 HA 会降低溶胀率，因其限制了分子链的移动；而 GO 的引入则增加了溶胀率，这得益于其丰富的亲水官能团与水的相互作用。
- 降解性：通过检测商业纤维素酶和本地真菌菌株产生的纤维素酶对微球的降解能力，发现不同成分的微球降解速率不同，B1、B2 和 B4 微球降解效果较好，这可能与混合材料赋予的化学稳定性有关。
- 细胞毒性研究：在 m-MSC 上进行细胞毒性实验，结果显示，即使在 400 μg/mL 的高浓度下，所有微球处理后的细胞存活率均高于 80%，表明这些微球具有低细胞毒性，在骨组织再生方面具有很大潜力。
研究结论与讨论部分指出，本研究成功地将废弃蛋壳转化为 HA，并制备出负载 HA 和 / 或 GO 的 SA/TCC 微球支架。多种表征技术证实了微球的结构和性能，同时研究了 HA 和 GO 对微球溶胀性和生物降解性的影响。细胞毒性实验结果表明，该微球支架安全性高，在组织工程应用中具有潜在价值。这一研究成果不仅为废弃蛋壳的资源化利用提供了新途径，还为骨组织工程领域提供了一种性能优良、生物相容性好的新型支架材料，有望推动骨修复技术的进一步发展，为众多骨缺损患者带来新的治疗希望。
